基于用途管制視角的生態用地時空演變及對策
---以濟南市鋼城區為例

陳明慧閆弘文平宗莉殷冠羿

(1.山東師范大學地理與環境學院，山東 濟南 250358；2.山東省國土空間規劃院，山東 濟南 250014)

為統籌協調發展與生態保護的關系，十九大報告中提出“統籌山水林田湖草”系統治理的國土空間用途管制要求[1,2]。學者們從國土空間用途管制制度的演進歷程[3]、土地用途管制與國土空間用途管制區分[4]，以及從用途管制視角下進行生態空間管制分區研究[5-9]等進行了一系列研究。由于城鎮化的深入推進加快導致生態保護空間與城鄉建設空間的博弈失衡，從而導致區域生態環境質量下降、生態系統平衡受到嚴峻挑戰。因此，隨著生態文明建設、國土空間規劃體制改革與各級國土空間規劃編制工作持續推進，探究生態用地相關問題成為支撐國家戰略決策、國土空間用途管制以及科學研究的重點。研究生態用地的分類標準、演變特征及對策,將有利于保障生態用地合理布局,弱化負面生態問題,恢復生態破壞地帶。

生態用地具有重要的生態系統服務功能，是衡量一個地區國土生態環境質量好壞的“晴雨表”[10,11]。關于生態用地的研究，學者們從概念[12,13]、土地利用主體功能[11]、土地空間格局[14]等角度對生態用地的內涵進行了討論。近年來，眾多學者著眼于生態用地的分類體系[15,16]，國內學者有關生態用地分類體系大致分為3類：以土地的覆蓋狀況、利用形式為基礎開展生態用地劃分并與土地利用現狀分類進行科學銜接[17,18]；以生態空間辨識為出發點,以強化生態功能的基礎地位為分類目標，以中科院土地利用分類系統為基礎開展生態用地劃分并與之進行科學銜接[20]；以主要用途為基礎開展生態用地劃分[21]等。學者們針對生態用地的研究還包括空間結構及演變機制[22]、生態用地景觀安全格局[23]、生態服務價值測算[24]、生態空間演變[25]及其驅動力分析[26]等。

1 研究區概況數據來源

1.1 研究區概況

鋼城區地處山東省中部(N35°59′32″～36°17′16″,E117°40′56″～117°58′07″)，北面、西面接萊蕪區，東連沂源縣，南鄰新泰市，區政府駐艾山街道。地貌單元由南至北為剝蝕成因的殘丘和沖積而成的平原。境內氣候屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，年平均氣溫12.5℃，年平均降水760mm。背靠萊鋼，氣候適宜，生態優美，因此本研究選取濟南市鋼城區作為研究對象。

1.2 數據來源

本文以濟南市鋼城區土地利用變更調查數據為基礎數據，研究時段為2009—2018年，因研究時段內存在行政區劃調整，為保證空間單元和數據可比性，將行政區范圍統一規范至2018年，并將相關統計數據與地理信息數據進行一致化處理。

2 研究方法

2.1 土地利用動態度

土地利用動態度主要研究土地利用變化模式，動態度越高說明土地變化率越大,土地系統內部越不穩定。

2.1.1 單一土地利用動態度

單一土地利用動態度是刻畫不同土地利用類型在一定時間段內的變化速度和幅度的指標[27]，其表達式:

(1)

式中，K為研究時段內某一土地利用類型總變化速率；Ua、Ub分別為研究初期及研究末期某種土地利用類型的面積；T為研究時段，即年數。

2.1.2 綜合土地利用動態度

綜合土地利用動態度(LC)反映區域綜合土地利用變化的劇烈程度[28]。其表達式:

(2)

式中，LC為研究區域綜合土地利用動態度；ΔLUi-j為研究時段內第i類土地利用類型轉化為其他土地利用類型的面積絕對值；LUi為第i類土地利用類型在研究初期的面積；T表示研究時段。

2.2 土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣反映在研究初期和末期某研究區域不同地類之間相互轉化的動態過程，可以作為土地利用變化方向、結構和用地功能類型變化分析的基礎[29]。其數學表達式:

(3)

式中，S為面積；n為轉移前后的土地利用類型數；i、j分別為研究初期與末期的土地利用類型；Sij為研究初期的i地類轉換成末期的j地類的面積。

3 生態用地分類體系劃分

在總結國內外學者關于生態用地的內涵及相關分類研究的基礎上，將生態用地的定義界定為在特定區域，根據用途管制需求產生生態服務價值，對維護關鍵生態過程具有重要意義的土地利用類型。本文嘗試將國土空間規劃確定的用途管制分類作為管理的重要依據，根據國土空間的主要配置方式、經營特點和覆蓋特征等因素，對生態用地類型進行歸納、劃分，并根據用途管制的需要，按社會經濟發展的客觀要求和管理目標，進行土地空間管制分區，確定國土空間功能導向和主要用途方向，以期為生態用地的科學管護、國土空間格局和用途管制的優化、生態文明建設的推進提供科學支撐。

3.1 生態用地地類體系劃分

部分生態用地分類體系中未將耕地納入生態用地范疇，但隨著國家耕地數量、質量、生態“三位一體”保護戰略提出，耕地作為國家糧食安全的重要保障，不僅具有較強的食物供給功能，同時也具有較強的氣候調節、碳固定等生態功能，因此在本次分類中把耕地歸為生態用地；公園與綠地受人類活動影響較大，主要發揮生活服務功能，設施農用地、城鎮村及工礦用地主要發揮生產服務功能，因此這3種用地類型不歸為生態用地范疇。參考GB/T 21010《土地利用現狀分類標準》(2007、2017)、TD/T 1014-2007《第二次全國土地調查技術規程》、TD/T 1055-2019《第三次全國國土調查技術規程》、DG/TJ08-2151-2014《區(縣)、鎮(鄉)土地利用總體規劃實施評估標準》、《國土空間調查、規劃、用途管制用地用海分類指南》和《土地管理法》進行生態用地分類體系劃分，見表1。因此，本文由2個一級類、9個二級類、34個三級類構建了生態用地分類體系。其中，鋼城區有2個一級類、9個二級類、15個三級類。

表1 生態用地分類與土地利用分類、用途管制銜接表

3.2 生態用地管制分區

以2014年土地利用總體規劃調整完善成果、2017年永久基本農田數據庫成果為基礎，圍繞國土空間保護開發總體格局，結合地域特征和經濟社會發展水平，參考《自然資源部關于全面開展國土空間規劃工作的通知》(自然資發(2019)87號)、《市縣國土空間規劃基本分區與用途分類指南》以及省級國土空間總體規劃編制導則，遵循全域全覆蓋、不交叉、不重復的基本原則，對“三線”進行空間布局優化，并結合用途管制進行分區，劃分為4類規劃一級分區，并進一步細化分為7類規劃二級分區，按照劃定的規劃分區，確定各規劃分區國土空間功能導向和用途管制方向，制定用途管控要求。生態用地管制具體分區及含義見表2。

表2 生態用地管制分區及含義表

4 結果分析

4.1 生態用地時序變化分析

由表3可以看出，2009—2018年鋼城區生態用地總量呈下降態勢.農用生態用地二級類中園地面積變化最大，其他生態用地二級類中草地面積減少最多。從綜合土地利用動態度來看，一級類中其他生態用地動態度高于農用生態用地，二級類動態度大小依次為草地>濕地>耕地>園地>其他土地(非農用)>林地>其他土地(農用)>陸地水域。從單一土地利用動態度來看，2009—2018年其他土地(農用)中農村道路動態度最大，說明農田設施得到改善；其次是草地和濕地，2個時期動態度均為負值；2009—2014年耕地和其他土地(農用)動態度均為正值，而2014—2018年的動態度均為負值，說明面積變化存在波動性，并且除其他土地(非農用)的變化率2014—2018年比2009—2014年高外,其余二級地類生態用地的動態度則均呈現減少的趨勢。

表3 2009—2018年生態用地面積變化及動態度情況

4.2 生態用地空間變化分析

將鋼城區2009—2018年土地利用轉移矩陣分為4個象限，見表4。Ⅰ表示非生態用地→生態用地、Ⅱ表示非生態用地→非生態用地(本文不做研究)、Ⅲ表示生態用地→非生態用地、Ⅳ表示生態用地內部之間的轉移，空間轉移分布見圖1。

表4 2009—2018年鋼城區土地利用類型轉移矩陣情況

圖1 2009—2018年鋼城區土地利用空間轉移圖

4.2.1 土地利用轉移總體特征

非生態用地→生態用地(Ⅰ)之間的轉化面積為84.16hm2，占2009年生態用地的0.23%，分布較為零散；生態用地內部(Ⅳ)之間的轉移面積為622.31hm2，占2009年生態用地的1.66%，主要分布在東北部及辛莊鎮與里辛街道交界處；生態用地→非生態用地(Ⅲ)之間的轉化面積為971.23hm2，占2009年生態用地的2.60%，在3種轉化狀態下占比最大，主要分布在城區。

4.2.2 非生態用地→生態用地轉移特征

由Ⅰ象限可以看出，非生態用地向生態用地的轉化主要是城鎮村及工礦用地復墾為耕地，其中，通過城鄉增減掛鉤，主要是村莊用地復墾為旱地和水澆地，面積分別為64.2hm2、17.9hm2，占比分別為76.3%、32.3%。

4.2.3 生態用地→非生態用地轉移特征

由Ⅲ象限可以看出，生態用地主要被城鎮村及工礦用地占用轉化為非生態用地，占用面積為782.93hm2，占比80.61%，設施用地和交通用地占用比例分別為14.32%、5.04%。其中，占用耕地面積為682.91hm2，占比為70.3%；占用園地面積為142.88hm2，占比14.71%；占用草地和林地比例分別為7.76%、5.27%，其余二級類占比極小。

4.2.4 生態用地內部轉移特征

由Ⅳ象限可以看出，生態用地內部之間的相互轉移并不均勻，并且轉移類型集中。農用生態用地之間的轉化面積為98.38hm2，其中園地轉化為耕地占比36.73%、耕地轉化為林地占比28.14%。其他生態用地之間的轉化面積僅0.23hm2，其他生態用地與農用生態用地之間的轉化面積為476.52hm2，主要體現在草地轉化為耕地，占比96.26%。

“非糧化”現象中以耕地轉為林地為主，面積為27.69hm2，占“非糧化”面積83.16%，農村道路占用面積為4.04hm2，占比12.15%，還有小部分面積被園地和陸地水域占用，并且從遙感圖像可以看出“非糧化”主要沿道路主干道零散分布。

4.3 生態用地管制分區及對策

4.3.1 生態用地空間規劃格局

生態用地空間規劃格局呈現“兩區、三帶、多點”的特征。兩區即呈“J”型分布于研究區邊緣帶的生態保護紅線區、被生態保護紅線區半包圍的農用生態保護區；三帶主要指“兩山一水”生態景觀帶，即“黃羊山—愛山生態廊道”、“棋山—雙鳳山生態廊道”2個山帶，以及“大汶河景觀帶”1個水帶；多點主要指自然保留區等生態空間，見圖2a。

結合圖2b可以看出，生態保護紅線區分布于鋼城區東部及南部邊緣區域，農用生態保護區位于西北部及中部區域，生態保護控制區主要為水系和濕地，如樹枝狀遍布全區，自然保留區呈零星分布。4個管制分區面積占比大小為農用生態保護區>生態保護紅線區>自然保留區>生態保護控制區。10a來，除生態保護紅線區面積處于增加狀態外，其余3個分區面積均處于下降趨勢。

圖2 鋼城區生態用地管制分區圖

4.3.2 生態用地管制區域分析

生態保護紅線區主要有3大部分：自然保護地核心保護區由位于東北部的棋山國家森林公園、牟汶河南部支流構成；由于東南部地勢較高，其他生態紅線保護區分布于南部，其中東南部分布較為集中。生態保護紅線區中自然保護地核心保護區和其他生態保護紅線區面積占比為6∶4，耕地、林地、草地、園地，占比分別為11.22%、34.13%、17.52%、5.03%。近幾年，自然保護地核心保護區中耕地、園地等農用生態用地以及草地等其他農用生態用地有一定面積減少；其他生態保護紅線區存在農用生態用地中耕地大量增加、園地大量減少，其他生態用地中草地有小面積減少。

生態保護控制區：水體和濕地控制區中水體沿牟汶河干流呈樹枝狀分布；水庫主要有喬店水庫、胡蘆山水庫、楊家橫水庫等，分布較為零散，濕地主要有大汶河國家濕地等，均具有水源涵養、土壤保持等生態功能。林地生態控制區主要為喬木林地和其他林地，無灌木林地，區域中有寄母山林場等。

農用生態保護區劃分為3大農田集中區：西南部和東北部為高標準基本農田區、西部大部分區域為中高質量農田區、中部偏西為一般農田區；農用生態保護區中永久基本農田保護區和其他農用生態保護區面積占比約為9∶1，永久基本農田保護區中耕地占比為73.90%，還有大面積園地、林地，占比分別為16.76%、9.14%，其中2014—2019年耕地面積減少量較大，主要被城鄉建設占用。

自然保留區集中分布在南部零散區域；自然保留區中除了草地和其他土地(非農用)面積減少外，其他地類面積基本持平，說明經過多年荒草地大力治理、開發利用建設后，鋼城區后備資源缺乏。

表5 用途管制區生態用地類型面積變化表

4.3.3 生態用地用途管制對策

4.3.3.1 生態保護紅線區

按照禁止開發區域管控要求，針對自然保護地核心保護區中面積減少地類要加大封育力度，主要采取保護保育和加速恢復的模式，其他生態保護紅線區中面積減少地類主要采取自然恢復和輔助再生的模式，遏止減少的趨勢。此外，應加大分類管制力度，依法依規對耕地逐步實施退田還林還濕，尤其是對荒草地的管制應明確是否開墾，并且盡量減少人為擾動，對自然保護地核心保護區和其他生態保護紅線區進行禁止與保育的差別化管制。

4.3.3.2 生態保護控制區

針對水體和濕地生態控制區應堅守水資源承載能力底線,統籌重點河岸線及周邊土地保護利用，優化河湖濕地和水網水庫格局，明確水源地保護要求和保護范圍；嚴格制定濕地保護目標，科學修復退化濕地，努力提升濕地保護的治理能力和水平；林地生態控制區應加強林業資源管護，規劃禁止在區內進行毀林開荒等破壞土地生態系統結構和功能的土地開墾活動，合理進行林地利用監督管理，促進陸地水域、林地等多要素空間結構布局，使用途管制從平面的土地走向立體的空間。

4.3.3.3 農用生態保護區

針對永久基本農田保護區要嚴守耕地紅線，落實最嚴格的耕地保護制度，發揮農田生態系統的復合功能；要嚴格控制農業結構調整，堅決遏制耕地“非農化”，防止“非糧化”，實現從單純的數量保護向數量、質量和生態全面管護的轉變；對于高標準基本農田區應改善生態環境，實現耕地數量、質量、生態“三位一體”保護，形成集中連片、旱澇保收、穩產高產、生態友好的高標準農田，中高質量農田區及一般農田區要全面提升耕地質量；針對其他農用生態保護區零星農用地應當優先整理、復墾或調整為耕地、園地，禁止占用區內土地進行非農建設及其他破壞基本農田的活動。

4.3.3.4 自然保留區

針對自然保留區應適時進行耕地后備資源調查，考慮是否劃分禁止開墾區，針對荒草地、裸土地等進行保護與開發相結合的策略，構建生態良好的土地利用格局。

5 結論與討論

5.1 結論

基于用途管制維度，結合國內外學者分類體系構建生態用地分類體系，采用土地動態度、土地利用轉移矩陣等方法,分析2009—2018年鋼城區生態用地的時空格局演變及管制對策，主要結論如下。

根據生態用地分類，鋼城區有2個一級類、9個二級類、15個三級類；根據生態用地管制分區，分為4類規劃一級分區，7類規劃二級分區。2009—2018年鋼城區生態用地總量呈下降態勢，一級類中其他生態用地面積減少較多，二級類中草地面積減少較多。

轉移矩陣呈現3大特征：非生態用地→生態用地(Ⅰ)主要是城鄉建設用地增減掛鉤由城鎮村及工礦用地復墾為耕地。生態用地內部(Ⅳ)之間的相互轉移體現在草地轉化為耕地，“非糧化”以林地占用為主。生態用地→非生態用地(Ⅲ)之間的轉移占比最大，被城鎮村及工礦用地占用，設施用地和交通用地也占部分比例，其中以占用耕地為主。

生態用地呈現“兩區、三帶、多點”的空間規劃格局。通過分析鋼城區生態用地空間管制分區基本情況，提出差別化的用途管制對策：生態保護紅線區進行禁止與保育的差別化管制；生態紅線控制區需加強保護利用與修復相結合的管理措施；農用生態保護區中永久基本農田保護區要嚴守耕地紅線；對于高標準基本農田區應改善生態環境，中高質量農田區及一般農田區要全面提升耕地質量；自然保留區應進行保護與開發相結合的策略。

5.2 討論

本文的創新點在于以傳統的土地用途管制為基礎，探索基于國土空間規劃格局為基礎的用途管制分類及對策研究。本文的不足之處在于針對生態用地質量評價、生態用地演變及驅動機制有待進一步探究；本文以第二次土地變更數據為基礎數據進行生態用地時空演變特征分析，以第三次國土調查成果為數據源的生態用地研究有待進一步拓展；生態用地演變驅動機制復雜，基于生態用地演變作用機理的對策分析有待進一步深化。